31.1.

АУДІОДАНІ

Щоб зафіксувати звуки довкола нас (голоси, музику, звуки природи тощо), застосовують техніку звукозапису. Загалом для цього потрібно мати:

1) мікрофон, а саме, пристрій, що перетворює акустичні коливання на електричний сигнал, або звуковий синтезатор;

2) звукову карту — пристрій, що перетворює електричні коливання на послідовність цифр;

3) пристрій для запису даних на цифровий носій (жорсткий диск, флешкарту тощо).

Акустичні коливання або звукові хвилі характеризуються частотою і амплітудою коливань.

Звукові сигнали, щоб зберегти в цифровому вигляді, дискретизу-ють, тобто через певні проміжки часу вимірюють амплітуду сигналу і записують її величину у двійковій формі.

Дискретизація — це вимірювання значень звукової хвилі в певні моменти часу.

На схемі нижче представлено процес одержання, обробки та відтворення звукового сигналу з використанням комп’ютера.

Під час відтворення звуку дані потоком передаються на відповідний пристрій. Наприклад, якщо йдеться про звук у форматі CD-Audio, то за 1 с передається 1411,2 Кбітів. Кількість інформації, переданої за одиницю часу під час відтворення файла, називають бітовою частотою (бітрейтом) і вимірюють у бітах за секунду. Чим більший бітрейт, тим ближчий звук до оригіналу. Обсяг звукового файла в байтах дорівнює добутку бітрейту на тривалість звучання в секундах, поділеному на 8.

Задача 1. Бітова частота звукового файла дорівнює 128 Кбітів/с, обсяг файла становить 4 Мбайти. Визначте час тривалості звукового файла, вказавши кількість повних хвилин і секунд.

Для зменшення обсягу звукових даних застосовують стиснення. Стиснення звуку з втратами зазвичай базується на тому, що люди не розрізняють або погано розрізняють негучні сигнали на фоні гучних.

Алгоритми стиснення видаляють негучні сигнали, завдяки чому вдається значно зменшити значення бітрейту. Сьогодні найчастіше використовують бітрейти величиною 256, 192 і 128 кбітів/с.

Для аматорських завдань із звукового оформлення кліпів можна записати голос за допомогою диктофона, вбудованого в смартфон. Також можна скористатися аудіозаписами з Інтернету.

31.2.

ФОРМАТИ ФАЙЛІВ ДЛЯ ЗБЕРІГАННЯ ЗВУКУ

Оскільки для зберігання звукової інформації застосовують різні методи кодування та стиснення, існує багато звукових форматів файлів. Ознайомтеся з деякими з них.

МРЗ-формат забезпечує високий ступінь стиснення даних (в 11 разів вищий порівняно з форматом CD-Audio) і дає змогу створювати файли невеликого обсягу, які мають розширення .mp3. Використовує стиснення з втратами, підтримує стерео і потокове передавання. Сьогодні вважається найпоширенішим форматом зберігання аудіозапи-сів в Інтернеті.

WMA-формат. Це ліцензований формат, розроблений корпорацією Microsoft як альтернатива MP3. Номінально він забезпечує більш ефективне стиснення даних порівняно з конкурентом, однак загалом його переваги не є очевидними. Як послідовний прихильник дотримання авторських прав корпорація Microsoft забезпечує підтримку формату цифрової системи керування авторськими правами, що унеможливлює прослуховування захищеного запису на будь-якому комп’ютері, крім того, з якого він був завантажений.

Monkey’s Audio. Формат кодування аудіо без втрат. Файли мають розширення .аре (аудіодані) та .арі (метадані). Забезпечує дуже високий ступінь стискання аудіо, проте распаковування вимагає великих обчислювальних ресурсів.

WAV-файли містять цифровий ряд аудіоданих, який можна відтворити з використанням багатьох мультимедійних шіеєрів і цифрових додатків Microsoft Windows. У порівнянні з форматом MP3 серед інших цифрових видів аудіостис-нення даних WAV-файлами більше через його нестислий цифровий аудіоконтент.

Ми розглянули найбільш уживані аудіоформати, які можна представити у вигляді наступної схеми.

В якості прикладу ви можете побачити, як за обсягом відрізняються файли з однією й тією ж піснею у форматі .wav, що є форматом без втрати даних, та у форматі .mp3, що є форматом з маловідчутними на слух втратами.

31.3.

ВІДЕОДАНІ

Щоб зафіксувати візуальну інформацію, можна застосовувати ві-деозапис — а саме, електронну технологію запису відеосигналу або цифрового потоку відеоданих на фізичний носій.

Звичайно, це можна робити і за допомогою комп’ютера. У такому разі йдеться про захоплення відео — процес перетворення відеосигналу із зовнішнього джерела на цифровий потік і запис його у відеофайл.

Зовнішнім джерелом можуть бути відеокамери, вебкамери, потокове відео з мережі, TV-тюнери, ресивери цифрового телебачення та інші пристрої.

Зазначимо, що відеозображення телевізійної якості в «початковому» вигляді мають дуже великий обсяг даних. Проведемо прості розрахунки, виходячи з того, що відео — це потік нерухомих зобра-жень-кадрів. Припустимо, що розмір статичного зображення становить (800x600) пікселів, а колір кожного піксела кодується двома байтами. Отже, одне зображення займатиме в пам’яті 800 х 600 х 2 = = 960 000 байтів * 1 Мбайт. Це начебто й небагато: на флешці, що має 8 Гбайтів, поміститься понад 8000 таких зображень.

Але якщо йдеться про фільм, стандартна швидкість відтворення якого становить 24 кадри за секунду, то в нестисненому вигляді на

флешку можна буде записати лише фрагмент тривалістю близько 340 с, а це менше 6 хвилин. Ось чому відеозображення неодмінно потребують стиснення (компресії).

Для стиснення відеоданих застосовують алгоритми стиснення з втратами, коли початкові дані можна відновити лише з викривленнями, які можуть бути непомітними для людини.

Алгоритми стиснення відео ґрунтуються на відповідних алгоритмах для статичних зображень, використовуючи їх у різних поєднаннях і послідовностях. Але є і додаткові методи компресії. Наприклад, кожний наступний кадр можна зберігати не повністю, а лише його відмінності від попереднього.

31.4.

ФОРМАТИ ФАЙЛІВ ДЛЯ ЗБЕРІГАННЯ ВІДЕО

Як і аудіо, відео зберігається у файлах різноманітних форматів. Розглянемо найпоширеніші з них.

WMV (Windows Media Video). Формат розроблений корпорацією Microsoft для програвана Windows Media. Відеофайли, збережені в цьому форматі, мають розширення .wmv.

Формат MPEG. Створений групою MPEG ще на початку 1990-х років. Файли цього формату мають розширення .dat, .mpg, .тре, .mpeg, .трі, ,тр2 або .mp4. Група MPEG розробила три алгоритми стиснення відеоданих. MPEG-1, який був створений першим, забезпечував середню якість зображення і не дуже високий ступінь стиснення. MPEG-2 давав відчутно кращу якість відеозображень. MPEG-4 забезпечує ще вищу якість і більший ступінь стиснення порівняно зі своїми попередниками, підтримує додаткові можливості (захист від несанкціонованого копіювання, використання інтерактивних елементів тощо) і потокове передавання відео.

Також широкого поширення набув формат .avi, відомий як Audio Video Interleave. Файли цього формату містять стиснутий мультимедійний вміст, що складається з аудіо- та відеоданих.

Контрольні запитання та завдання

1. Де можна взяти аудіо для аматорського проекту?

2. Що таке захоплення відео? З яких пристроїв можна одержати відеопотік?

3. Назвіть найпоширеніші формати для зберігання аудіо- та відеофайлів.

Питання для роздумів

1*. Чому під час редагування звуку використовують файли формату WAV, а не MP3?

Завдання для досліджень

1**. З’ясуйте, що таке відео з високою чіткістю. Що означають написи 720р, 1080р, 1080І, 4К?

 

Це матеріал з підручника Інформатика 8 клас Казанцева, Стеценко (2021)